Механические испытания ПП

Различают следующие виды механических испытаний ПП:

• определение адгезии проводников к материалу основания в нормальных атмосферных условиях в том числе и гибких ПП;

• определение прочности на отрыв контактных площадок неметаллизированных отверстий от материала основания ПП;

• определение прочности на вырыв покрытий сквозных металлизированных отверстий без контактных площадок;

• определение отклонения от плоскостности ПП;

• установление способности ГПП выдерживать изгиб во время эксплуатации.

Определение адгезии проводников к материалу основания ПП в нормальных атмосферных условиях. Испытания проводятся с целью определения влия­ния различных операций ТП изготовления ПП (например, гальваническо­го осаждения меди, покрытия металлорезиста олово—свинец и др.) на ад­гезию проводников к материалу основания ПП, которая зависит от толщи­ны медной фольги и других осажденных металлов и сплавов. В качестве критерия оценки адгезии используют силу отрыва (отделения) проводника от материала основания, приходящегося на единицу ширины проводника.

Испытания проводят на нескольких проводниках (не менее 4-х) серийной ПП, длина которых должна быть более 75 мм, а ширина — менее 0,8 мм. Перед проведением испытаний на каждом из 4-х проводников дол­жен быть отделен от материала основания участок проводника длиной примерно, 10 мм. Отделенный участок проводника по всей ширине захва­тывают зажимом и начинают отрывать со скоростью приблизительно 50 мм/мин, прикладывают возрастающее усилие в направлении, перпенди­кулярном плоскости предварительно закрепленной на монтажном столе ПП. На каждом из 4-х проводников отрывается участок длиной 25 мм и при этом измеряется усилие отрыва проводника. Максимальное значение усилия отрыва, приходящееся на единицу ширины проводника, определяет прочность на отслаивание проводников от материала основания ПП в нор­мальных атмосферных условиях и выражается в ньютонах на миллиметр ширины проводника.

В протоколе испытаний указываются:

• испытываемые проводники ПП;

• минимальное значение прочности на отрыв.

При испытании ГПП, плата закрепляется (зажимается) между двумя пластинами с вырезом или на барабане.

Определение прочности на отрыв контактных площадок неметаллизированных отверстий от материала основания ПП. Испытания проводятся для определения силы сцепления контактных площадок с материалом основа­ния ПП при воздействии теплового удара после нескольких перепаек.

В качестве критерия оценки прочности на отрыв контактных площадок применяют усилие, необходимое для отрыва КП от материала основания ПП в направлении, перпендикулярном к поверхности ПП, которое приблизительно оценивает прочность на отрыв КП после операции пайки.

Испытания проводят на круглых КП, отделенных от проводников.

Предпочтительные размеры КП, отверстий и проволоки для проведения испытаний приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Предпочтительные размеры КП, отверстий и проволоки для проведения испытаний

В частном ТУ могут быть приведены другие размеры контактных площадок, отверстий и проволоки.

Испытания проводятся либо при помощи паяльника, либо при помощи многократного погружения образца в припой.

1. Испытание при помощи паяльника. При ручной пайке паяльник должен иметь медное жало длиной (39±5) мм, с диаметром (5±1) мм, с уг­лом заточки (45±10)° и температурой во время испытаний, равной (210±10)°С.

В качестве припоя применяется прутковый припой ПОС-61 диаметром не более 1,5 мм с канифольным сердечником.

Испытания проводят в определенной последовательности:

• облуживают контактную площадку в течение (4+1) с паяльником;

• впаивают облуженную проволоку в отверстие, перпендикулярно ПП в течение (4±1) с;

• охлаждают контактную площадку;

• отпаивают проволоку вторым касанием паяльника в течение (4±1) с и извлекают из отверстия;

• после охлаждения проволоку повторно впаивают в отверстие в тече­ние (4±1) с;

• количество циклов испытаний указывается в ЧТУ;

• после последнего цикла пайки образец остывает в течение 30 мин в нормальных атмосферных условиях;

• помещают на разрывную машину, на которой прикладывается постепенно увеличивающееся усилие перпендикулярно ПП со скоростью не более 50 Н/с до полного отделения контактной площадки от ос­нования ПП.

2. Испытания методом многократного погружения в припой. При испытаниях методом многократного погружения в припой в качестве оборудования применяется ванна, глубина припоя в которой должна быть не ме­нее 75 мм. Температура припоя (ПОС-61) в течение всего испытания долж­на находиться в пределах (260+5) "С на глубине 25 мм.

Этапы первого цикла испытаний:

• облуживают контактную площадку в течение (4±1) с;

• впаивают проволоку в отверстие в течение (4±1) с;

• образец с проволокой флюсуют и закрепляют в зажимном устрой­стве;

• образец погружают в расплавленный припой в течение (4±0,5) с на глубину 26,5 мм;

• охлаждают КП до температуры Т= (25+10) °С;

• повторно погружают в течение (4±0,5) с имитируя тепловой удар;

• охлаждают КП до Т= (25+10) °С;

• третье погружение, имитирующее повторную пайку проволоки. Первый цикл пайки состоит из приведенных выше трех погружений.

При выполнении нескольких циклов для каждого последующего цикла до­бавляют два погружения. Необходимое число циклов указывается в ЧТУ.

После последнего цикла пайки образец остывает в течение 30 мин при нормальных атмосферных условиях и затем его помещают на разрывную машину.

Прочность на отрыв контактных площадок определяется минимальным усилием, необходимым для отрыва десяти контактных площадок от основания ПП.

Перед проведением испытания необходимо установить:

• на каких КП будут проводить испытания;

• способ пайки;

• число циклов пайки;

• минимальное значение прочности на отрыв.

Определение прочности на вырыв покрытий сквозных металлизированных отверстий без контактных площадок. Испытания проводятся для оценки способности металлизированных отверстий без контактных площадок вы­держивать повторные операции пайки.

В качестве образцов используются серийные ПП, тест-купоны или составные тест-купоны, на которых определяется десять металлизированных отверстий без контактных площадок для проведения испытаний.

Перед проведением испытаний облуженный конец проволоки впаива­ют в отверстия ПП (образца) таким образом, чтобы он выступал на противоположной стороне ПП на расстояние более 1,5 мм. Испытания проводятся паяльником или погружением в расплавленный припой в соответст­вии с методиками, приведенными в предыдущем испытании. Число циклов указывается в ЧТУ.

После последнего цикла пайки ПП, образец охлаждают в течение 30 мин при нормальных атмосферных условиях и помещают на разрыв­ную машину. К проволоке ПП под прямым углом прикладывают посте­пенно увеличивающееся усилие со скоростью не более 50 Н/с до тех пор, пока столбик металлизации в отверстиях не отделится от материала осно­вания ПП.

На каждой стороне ПП проводят пять испытаний. Прочность на вырыв металлизации из отверстий ПП определяется минимальным усилием, необходимым для отрыва покрытия из десяти отверстий.

При этом заранее устанавливается:

• испытываемые металлизированные отверстия;

• способ пайки;

• число циклов пайки;

• минимальное значение прочности на вырыв.

Определение отклонения от плоскостности ПП. Испытания проводятся на серийной ПП, которая размещается на столе вогнутой стороной вверх и измеряется максимальный зазор между линейкой, лежащей на вогнутой поверхности и ПП с точностью до 0,1 мм.

Значение плоскостности ПП на 100 мм длины, К, мм, рассчитывают по следующей формуле:

где Н — максимальное расстояние от поверхности ПП до линейки, мм;

L — расстояние между точками опоры линейки, мм.

Плоскостность оценивается радиусом кривизны R, мм:

За показатель плоскостности принимают минимальный радиус кривизны при указанных размерах ПП. Заранее устанавливается минимальное значение плоскостности.

Установление способности ГПП выдерживать изгиб во время эксплуата­ции. Испытания проводятся на серийной ПП, из которой вырезают образец размером 100 х (22+2) мм. Испытуемый образец устанавливают таким обра­зом, чтобы внутренний диаметр петли был равен (9,6+0,4) мм, а возвратно-поступательное движение петли образца ГПП находилось бы в пределах 25...27 мм. При этом должно выполняться не более 10 циклов в минуту.

Возвратно-поступательное движение образца выполняется до тех пор, пока или не произойдет обрыв печатного проводника ГПП, что вызывает остановку мотора, или до тех пор, пока не будет выполнено требуемое чис­ло испытаний без повреждения токопроводящих участков ГПП.

Испытания проводятся на двух образцах для двух случаев:

• когда рисунок печатных проводников находится внутри петли;

• когда рисунок печатных проводников находится на внешней стороне петли.

Такие же испытания выполняют и в поперечном направлении.

Показателем усталости от изгиба ГПП является минимальное число циклов, вызывающее разрыв печатного проводника в любом направлении (продольном или поперечном) с расположением рисунка печатных проводников внутри или снаружи петли.

В частном ТУ оговаривается:

• положение сторон пайки ГПП относительно зажимного устройства;

• направление изгиба;

• число циклов изгиба;

• допускаемое расслоение;

После испытаний на усталость от изгиба, проводят визуальный осмотр печатных проводников с использованием лупы с линейным трехкратным увеличением при рассеянном свете.